[发明专利]一种面向虚拟化工实验教学的管路流体流动的仿真方法

摘要

本发明公开了一种面向虚拟化工实验教学的管路流体流动的仿真方法，在3ds max中建立管道和阀门组成的管路模型，首先为每节管道的两端分别指定一个节点，为节点添加一个初值，将连接两节管道的阀门作为事件触发对象，为管道两端的节点以及事件触发对象添加触发事件脚本代码；系统运行时，当改变事件触发对象状态时，管道一端的节点调用触发事件脚本，订阅另一端节点的初值改变自身初值，并通过关联算法改变与下一节管道相邻的节点的值，再根据事件触发对象的状态调用相应的触发事件实现仿真。本发明建立了简单有效、符合实际的流体流动状态响应关系，实现管路流体流动过程及现象的可视化仿真，有助于用户理解流体流动过程。

主权项

一种面向虚拟化工实验教学的管路流体流动的仿真方法，其特征在于，在3ds max中建立管道和阀门组成的管路模型，首先为每节管道的两端分别指定一个节点，为节点添加一个初值，将连接两节管道的阀门作为事件触发对象，为管道两端的节点以及事件触发对象添加触发事件脚本代码；系统运行时，当改变事件触发对象状态时，管道一端的节点调用触发事件脚本，订阅另一端节点的初值改变自身初值，完成后此节点输出改变后的值，通过关联算法改变与下一节管道相邻的节点的值，根据事件触发对象的状态调用相应的触发事件实现仿真；所述的方法包括如下步骤：步骤1：仿真过程中流体流动的实现建模时首先在3ds max中为每节管道首尾添加虚拟点aN、bN，然后将模型导入到unity3D中为管路添加粒子系统、虚拟点添加压力值以及触发事件脚本，通过压力值大小控制流体流动方向，粒子系统体现流体流动及流速；初始化时为管道的首个虚拟点的压力值P1a赋一个恒定的压力值，阀门状态变化后，比较管道两端P1a、P1b的大小，确定流体流动方向；然后P1b通过订阅P1a点的压力触发事件改变自身的压力初值，与阀门相邻的下一节管道的首点P2a根据P1b点的压力值，通过关联算法改变压力值；步骤2：仿真过程中流体流动形态响应关系的实现根据真实设备上阀门的种类，流体物性参数，以transform.Rotate()代码控制阀门开度，输出阀门开度参数，通过阀门流量特性曲线得出经过阀门后流体的流速u，带入再依据其数值确定流体流动型态；步骤3：仿真过程中流型可视化呈现利用unity3D脚本代码控制管路可见性、流体流速、响应关系脚本和触发事件脚本，根据步骤2中得到的Re判断流体流动型态，以if()语句判定流体流动型态；依据流动型态通过particle Emitter.rndVelocity()控制粒子在不同轴向的速度仿真流动型态，以particle Emitter.Emit()控制粒子发射总数，实现流体流动的可视化呈现。